Um diodo varactor (varicap, diodo sintonizador) explora a capacitância de depleção dependente de tensão de uma junção PN polarizada reversamente para atuar como capacitor eletronicamente sintonizável.
Física: Região Depleção Como Capacitor
- Polarização reversa alarga região depleção (camada isolante) entre regiões P e N.
- Região depleção mais larga = menor capacitância (C = εA/d).
- C ∝ 1 / √(VR + Vbi) para junção abrupta; C ∝ (VR + Vbi)−n (n = 0,33–0,5) para hiperabrupta.
Parâmetros-Chave
- CJ0 / CV: Capacitância em tensão reversa especificada (ex: 22 pF @ 4 V).
- Razão Capacitância (CR): C(Vmin) / C(Vmax). Típico 2–5 (abrupta), 10–15 (hiperabrupta).
- Fator Q: Fator qualidade = Reatância / ESR. Alto Q (> 100 @ 50 MHz) = baixo ruído fase em VCOs.
- Faixa Tensão Sintonização: 0–30 V típico. Deve ficar abaixo ruptura (VBR).
- Gama (γ): Expoente sensibilidade. Hiperabrupta (γ ≈ 1,5–2) dá frequência linear vs tensão em tanques LC.
Aplicações
- VCOs (PLLs, Sintetizadores): Varactor em tanque LC → frequência sintonizada por tensão controle.
- Filtros RF / Redes Casamento Sintonizáveis: Sintonização antena em celulares, MRI.
- Deslocadores Fase / Moduladores: Atraso fase variável por tensão.
- Multiplicadores Frequência: C(V) não-linear gera harmônicas.
Dicas de Projeto
- Resistor polarização (Rbias = 10–100 kΩ) isola CC controle de RF; choke RF (RFC) alternativa.
- Acoplar CA porta RF (capacitor bloqueio CC) para preservar polarização.
- Minimizar indutância parasita (encapsulamentos 0402/0201, trilhas curtas).
- Compensação temperatura: C(V) desloca com temp; use varactors duplos ou circuito polarização compensado temp.
